華為董事長梁華：5G與4G能耗相當，能效提高10-20倍

2019-08-09 14:59

與此同時，關于5G基站功耗的擔憂和噪聲也開始彌散開來。海量聯接的5G，能耗究竟如何？運營商建設5G，又要如何度過“節能降耗”大關？

華為董事長梁華：5G基站比4G能效更高，更符合環保理念

移動網絡的能耗直接關系到運營商的運維成本。在4G時代，網絡總體能耗已經占據了運營商運維成本的16%，而擁有更大容量、更快速度和更多聯接的5G，不免引發了人們對其能耗的擔憂。

在華為于19年7月12日舉辦的《2018可持續發展報告》發布會上，華為董事長梁華發表公開演講：“未來通信網絡的重要關注點之一就是能量效率，核心是用更少的能量傳遞更多的信息，以及在能量系統中通過信息技術來降低能耗。”

梁華表示，不必對5G的能耗感到擔憂，其實在同樣覆蓋能力下，與4G的典型能耗基本上在同一個量級上。更重要的是，5G設備1度電的能耗可支持超過5000GB流量的傳輸，相當于下載5000部高清電影;而在4G時代，同樣電量僅能下載200部左右。也就是說，5G的能效相比4G提高了10-20倍。

華為5G：端到端全面創新，助力運營商節能降耗

據統計，三大運營商每年網絡運營電費支出共計過千億元人民幣，能耗主要集中在基站、傳輸、電源和機房空調四部分，而其中基站的電費支出占整體網絡能耗的80%以上。在基站中，負責處理信號編解碼的基帶單元(BBU)的功耗相對較小，而射頻單元(RRU/AAU)是功耗的主要來源。華為通過一系列獨有的“黑科技”，使整體基站功耗低于業界10%-20%。

首先，華為5G AAU采用了完全自研的基站ASIC芯片——天罡。相對于傳統FPGA芯片，天罡擁有極高集成度、極強算力和極寬頻譜，提升單板集成度的同時實現了運算能力的2.5倍提升。

其二，基站功耗的最主要來源是射頻單元(RF)的功放器件(PA)。華為針對5G的應用頻段和應用帶寬，采用黑科技材料——氮化鎵(GaN)來制作功放器件。氮化鎵在高頻信號的放大效率遠遠高于以LDMOS為代表的傳統半導體材料，這一特質使得功放器件擁有更高的能量轉換效率和功率輸出密度，從而最大限度提高功放效率、降低功耗。

講到功放，不得不提到一個“線性放大區間”的概念，即功放在一定的輸入范圍之內能夠對輸入信號進行線性放大，超過這個區間功放的非線性放大會導致信號的失真，從而降低功放效率。為了提升功放效率，華為采用專門優化的數字預糾偏算法(DPD)，對功放的非線性放大區進行預糾偏，使得功放的線性放大區間得到極限延伸。華為通過氮化鎵材料和數字預糾偏算法兩者的結合，使功放效率提升10%。

此外，正如家用電器過熱會導致效率的降低和能耗的升高，基站也需要強散熱以保證高能效。華為采用了獨創的仿生散熱技術——輥壓接合散熱齒，這是一個AAU內部的循環散熱系統，通過“工質”液體在AAU內部汽化-液化-汽化的循環，使基站的整體散熱能力提升20%，從而達到降耗的目的。

比特驅動瓦特：由單制式節能走向系統級調度

除了產品級降低功耗的能力之外，華為的網絡運營關鍵節能技術——PowerStar，秉承“比特驅動瓦特”的理念，實現多個頻段、多個制式間的網絡級節能。

在通常情況下，運營商的無線網絡以優先滿足業務的覆蓋和容量的要求而設計，無線網絡中存在業務量分布不均的現象。因此，運營商需要從無線網絡協同的角度定制客戶化的節能策略;同時需要考慮實際場景信息及運營商節能策略，以實現節能效果和網絡性能的平衡。簡言之，節能不僅僅是單個設備、站點層面的方案，更需要按照網絡業務量的實際需求和現網的實際配置，從網絡層面設計和調整。華為融合AI技術和專家經驗的PowerStar節能解決方案，使基站根據實際手機或終端用戶的使用情況，始終保持在效率最優的狀態下運行：在夜間或者用戶少的時候，根據實際的網絡使用情況調整基站的工作模式，在保證用戶體驗的情況下，動態關閉或開啟一定的天線通道、載頻、時隙，以達到功耗最優的目的。對于典型的多頻多制式網絡，PowerStar能夠幫助運營商無線網絡主設備省電10%以上。